I. Introducere
Hidroxietilceluloza (HEC) este un polimer neionic solubil în apă, utilizat pe scară largă în extracția petrolului, acoperiri, construcții, substanțe chimice de uz zilnic, fabricarea hârtiei și alte domenii. HEC se obține prin modificarea chimică a celulozei, iar proprietățile și utilizările sale sunt determinate în principal de substituenții hidroxietil de pe moleculele de celuloză.
II. Procesul de producție
Procesul de producție a HEC include în principal următoarele etape: eterificarea celulozei, spălarea, deshidratarea, uscarea și măcinarea. Mai jos este o introducere detaliată a fiecărei etape:
Eterificarea celulozei
Celuloza este mai întâi tratată cu alcali pentru a forma celuloză alcalină (celuloză alcalină). Acest proces se desfășoară de obicei într-un reactor, folosind o soluție de hidroxid de sodiu pentru a trata celuloza naturală și a forma celuloză alcalină. Reacția chimică este următoarea:
Celula-OH+NaOH→Celula-O-Na+H2OCelula-OH+NaOH→Celula-O-Na+H2O
Apoi, celuloza alcalină reacționează cu oxidul de etilenă pentru a forma hidroxietilceluloză. Reacția se desfășoară la presiune ridicată, de obicei 30-100°C, iar reacția specifică este următoarea:
Celula-O-Na+CH2CH2O→Celula-O-CH2CH2OHCelula-O-Na+CH2CH2O→Celula-O-CH2CH2OH
Această reacție necesită un control precis al temperaturii, presiunii și cantității de oxid de etilenă adăugată pentru a asigura uniformitatea și calitatea produsului.
Spălat
HEC-ul brut rezultat conține de obicei alcali nereacționate, oxid de etilenă și alte produse secundare, care trebuie îndepărtate prin spălări multiple cu apă sau spălări cu solvenți organici. În timpul procesului de spălare cu apă este necesară o cantitate mare de apă, iar apele uzate după spălare trebuie tratate și evacuate.
Deshidratare
HEC-ul umed după spălare trebuie deshidratat, de obicei prin filtrare în vid sau separare centrifugă pentru a reduce conținutul de umiditate.
Uscare
HEC-ul deshidratat este uscat, de obicei prin uscare prin pulverizare sau uscare rapidă. Temperatura și timpul trebuie controlate strict în timpul procesului de uscare pentru a evita degradarea la temperaturi ridicate sau aglomerarea.
Măcinare
Blocul HEC uscat trebuie măcinat și cernut pentru a obține o distribuție uniformă a dimensiunii particulelor și, în final, pentru a forma un produs pulverulent sau granular.
III. Caracteristici de performanță
Solubilitate în apă
HEC are o bună solubilitate în apă și se poate dizolva rapid atât în apă rece, cât și în apă caldă, formând o soluție transparentă sau translucidă. Această proprietate de solubilitate îl face utilizat pe scară largă ca agent de îngroșare și stabilizator în acoperiri și produse chimice de uz zilnic.
Îngroşare
HEC prezintă un puternic efect de îngroșare în soluție apoasă, iar vâscozitatea sa crește odată cu creșterea greutății moleculare. Această proprietate de îngroșare îi permite să joace un rol în îngroșarea, retenția apei și îmbunătățirea performanței constructive în acoperirile pe bază de apă și mortarele de construcții.
Reologie
Soluția apoasă HEC are proprietăți reologice unice, iar vâscozitatea sa se modifică odată cu schimbarea ratei de forfecare, prezentând subțierea prin forfecare sau pseudoplasticitate. Această proprietate reologică îi permite să ajusteze fluiditatea și performanța constructivă în acoperiri și fluide de foraj pentru câmpuri petroliere.
Emulsificare și suspensie
HEC are proprietăți bune de emulsionare și suspensie, care pot stabiliza particulele sau picăturile suspendate în sistemul de dispersie pentru a preveni stratificarea și sedimentarea. Prin urmare, HEC este adesea utilizat în produse precum acoperiri cu emulsie și suspensii de medicamente.
Biodegradabilitate
HEC este un derivat natural de celuloză cu o bună biodegradabilitate, nu poluează mediul și îndeplinește cerințele de protecție a mediului.
IV. Domenii de aplicare
Acoperiri
În acoperirile pe bază de apă, HEC este utilizat ca agent de îngroșare și stabilizator pentru a îmbunătăți fluiditatea, performanța constructivă și proprietățile anti-lăsare ale acoperirilor.
Construcții
În materialele de construcție, HEC este utilizat în mortare pe bază de ciment și pudră de chit pentru a îmbunătăți performanța construcției și retenția apei.
Chimicale zilnice
În detergenți, șampoane și paste de dinți, HEC este utilizat ca agent de îngroșare și stabilizator pentru a îmbunătăți senzația și stabilitatea produsului.
Câmpuri petroliere
În fluidele de foraj și fracturare petrolieră, HEC este utilizată pentru a ajusta reologia și proprietățile de suspensie ale fluidelor de foraj și pentru a îmbunătăți eficiența și siguranța forajului.
Fabricarea hârtiei
În procesul de fabricare a hârtiei, HEC este utilizată pentru a controla fluiditatea celulozei și a îmbunătăți uniformitatea și proprietățile suprafeței hârtiei.
Hidroxietilceluloza (HEC) a fost utilizată pe scară largă în multe domenii industriale datorită solubilității sale excelente în apă, proprietăților de îngroșare, proprietăților reologice, proprietăților de emulsionare și suspensie, precum și bunei biodegradabilități. Procesul său de producție este relativ matur. Prin etapele de eterificare, spălare, deshidratare, uscare și măcinare a celulozei, se pot prepara produse HEC cu performanțe stabile și calitate bună. În viitor, odată cu îmbunătățirea cerințelor de protecție a mediului și avansarea tehnologiei, perspectivele de aplicare ale HEC vor fi mai largi.
Data publicării: 02 iulie 2024